JP5290070B2 - Heating system for house cultivation - Google Patents
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Description
本発明は、ハウス栽培用の暖房システムに関する。 The present invention relates to a heating system for house cultivation.
ハウス栽培用の冬季の暖房システムとして、栽培用ハウスに、外気を熱源とするヒートポンプ式暖房機を設け、該暖房機を駆動してハウス内を暖房するようにしたものは、従来より提供されている。 As a winter heating system for house cultivation, a heat pump heater that uses outside air as a heat source is provided in a cultivation house, and the interior of the house is heated by driving the heater. Yes.
しかしながら、外気を熱源とするヒートポンプ式暖房システムでは、冬季には外気は低温ゆえ熱源として機能しにくく、そのため、暖房コストが高くついてしまうという問題がある。 However, in a heat pump heating system using outside air as a heat source, there is a problem that the outside air is difficult to function as a heat source in winter due to a low temperature, and thus heating costs are high.
本発明は、かかる問題点に鑑み、簡素な構造で、かつ、効果的な暖房を実現することができ、しかも、暖房コストを低く抑えることができるハウス栽培用の暖房システムを提供することを課題とする。 In view of such problems, the present invention provides a heating system for house cultivation that has a simple structure and that can achieve effective heating and that can keep heating costs low. And
上記の課題は、栽培用ハウス内を暖房するヒートポンプ式暖房機が備えられると共に、
該ハウスの躯体がパイプからなって、該躯体パイプは、内部を熱媒通路とする熱交換器を形成しており、該躯体パイプ熱交換器と蓄熱部とポンプとが熱媒循環回路に設けられ、太陽光を受けているときにポンプを駆動することにより、太陽熱が前記躯体パイプ熱交換器で熱媒に伝えられて蓄熱部に蓄熱されるようになされており、
前記ヒートポンプ式暖房機の蒸発器を流通する冷媒と、前記熱媒循環回路を循環する熱媒とが熱交換をすることができるようになされていて、前記蓄熱部に太陽熱が蓄熱された状態で前記ポンプとヒートポンプ式暖房機を駆動することにより、蓄熱部に蓄熱された太陽熱が、ヒートポンプ式暖房機の熱源として利用されるようになされていることを特徴とするハウス栽培用の暖房システムによって解決される(第1発明)。
The above problem is provided with a heat pump heater that heats the inside of the cultivation house,
The housing casing is formed of a pipe, and the casing pipe forms a heat exchanger having an inside as a heat medium passage, and the casing pipe heat exchanger, a heat storage unit, and a pump are provided in a heat medium circulation circuit. And by driving the pump when receiving sunlight, the solar heat is transmitted to the heat medium in the housing pipe heat exchanger and stored in the heat storage section,
The refrigerant flowing through the evaporator of the heat pump heater and the heat medium circulating in the heat medium circuit can exchange heat, and solar heat is stored in the heat storage section. Solved by the heating system for house cultivation, wherein the solar heat stored in the heat storage unit is used as a heat source of the heat pump heater by driving the pump and the heat pump heater (First invention).
このシステムでは、蓄熱部に蓄熱した太陽熱をヒートポンプ式暖房機の熱源として利用することができるようになされているので、ヒートポンプ式暖房機に少ない電力で効率の良い暖房を行わせることができて、効果的な暖房を実現できると共に、暖房コストを低く抑えることができる。 In this system, since the solar heat stored in the heat storage unit can be used as a heat source of the heat pump heater, the heat pump heater can be efficiently heated with less power, Effective heating can be realized and the heating cost can be kept low.
しかも、栽培用ハウスの躯体を構成している躯体パイプの内部を熱媒通路にして該躯体パイプで太陽熱収集用の熱交換器を形成した構造としたものであるから、躯体パイプとは別に太陽熱収集用の熱交換器を備えさせる必要がなく、簡素なシステム構成にすることができる。 In addition, since the inside of the housing pipe constituting the housing of the cultivation house is formed as a heat medium passage and a heat exchanger for collecting solar heat is formed by the housing pipe, the solar heat is separated from the housing pipe. There is no need to provide a heat exchanger for collection, and a simple system configuration can be achieved.
第1発明において、前記蓄熱部に太陽熱が蓄熱された状態で前記ポンプを駆動することにより、蓄熱部に蓄熱された太陽熱が、躯体パイプ熱交換器からハウス内に放熱されて、ハウス内が暖房されるようになされているとよい(第2発明)。 In the first invention, by driving the pump in a state where solar heat is stored in the heat storage section, the solar heat stored in the heat storage section is dissipated from the housing pipe heat exchanger into the house, and the inside of the house is heated. It is good to be made (2nd invention).
この場合は、上記のように、蓄熱部に蓄熱された太陽熱を躯体パイプ熱交換器からハウス内に放熱してハウス内を暖房することができるようになされているので、
・ 躯体パイプ熱交換器からの放熱による暖房で充分であれば、ヒートポンプ式暖房機の運転を停止することも可能であるし、
・ 充分でない場合であっても、太陽熱をヒートポンプ式暖房機の熱源として利用してヒートポンプ式暖房機に少ない電力で効率の良い暖房を行わせることができて、
暖房コストを低く抑えることができる。
In this case, as described above, the solar heat stored in the heat storage section can be dissipated from the housing pipe heat exchanger into the house to heat the house,
・ If heating by heat radiation from the housing pipe heat exchanger is sufficient, it is possible to stop the operation of the heat pump heater,
・ Even if it is not enough, solar heat can be used as a heat source for heat pump heaters to allow heat pump heaters to perform efficient heating with less power,
Heating cost can be kept low.
第1,第2発明において、前記躯体パイプ熱交換器を構成する躯体パイプに太陽熱集熱用のカバーが着脱可能に取り付けられ、該カバーが集熱した太陽熱が躯体パイプを通じて内部を通過する熱媒に伝えられるようになされているとよい(第3発明)。 In the first and second aspects of the present invention, a solar heat collecting cover is detachably attached to the casing pipe constituting the casing pipe heat exchanger, and the solar heat collected by the cover passes inside through the casing pipe. (3rd invention).
この場合は、躯体パイプに取り付けられた太陽熱集熱用カバーによって、太陽熱を効率良く集熱することができ、しかも、太陽熱集熱用カバーは躯体パイプに対して着脱可能に取り付けられているから、暖房の必要ない夏季には、太陽熱集熱用カバーを取り外して、躯体パイプの無用な温度上昇を抑えることができる。 In this case, the solar heat collecting cover attached to the housing pipe can efficiently collect solar heat, and the solar heat collecting cover is detachably attached to the housing pipe. In the summer, when heating is not required, the solar heat collecting cover can be removed to suppress unnecessary temperature rise of the housing pipe.
第3発明において、前記太陽熱集熱用のカバーが、断面C形のスリット入り弾性筒状材からなり、該弾性筒状材のスリットを開いて躯体パイプの側方より嵌め込むことにより躯体パイプの外周部に着脱可能に取り付けられるようになされているとよい(第4発明)。 In the third aspect of the invention, the solar heat collecting cover is made of an elastic cylindrical material with a slit having a C-shaped cross section. The slit of the elastic cylindrical material is opened and fitted from the side of the casing pipe, thereby It is good to be made to attach to an outer peripheral part so that attachment or detachment is possible (4th invention).
このような断面C形のスリット入り弾性筒状材からなる太陽熱集熱用カバーによれば、躯体パイプ外周部に対する太陽熱集熱用カバーの脱着を容易に行っていくことができる。 According to the solar heat collecting cover made of an elastic cylindrical material with a slit having a C-shaped cross section, the solar heat collecting cover can be easily attached to and detached from the outer periphery of the casing pipe.
また、第3,第4発明において、前記太陽熱集熱用カバーが、外周面を黒色系にした筒状材の外周面部に、該外周面部から放射方向に延びる多数本の光ファイバーを密集状態となるように設け、各光ファイバーの先端で受けた太陽光が、光ファイバーを通じて筒状材の外周面部に伝えられ、該外周面部で集熱するようになされたものからなっている場合は(第5発明)、太陽熱を効果的に集熱することができる。 Further, in the third and fourth inventions, the solar heat collecting cover is in a dense state with a large number of optical fibers extending radially from the outer peripheral surface portion on the outer peripheral surface portion of the cylindrical member whose outer peripheral surface is black. When the solar light received at the tip of each optical fiber is transmitted to the outer peripheral surface portion of the tubular material through the optical fiber and collects heat at the outer peripheral surface portion (the fifth invention) , Solar heat can be collected effectively.
本発明のハウス栽培用の暖房システムは、以上のとおりのものであるから、簡素な構造で、かつ、効果的な暖房を実現することができ、しかも、暖房コストを低く抑えることができる。 Since the heating system for house cultivation according to the present invention is as described above, it is possible to realize effective heating with a simple structure and to reduce the heating cost.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(イ)に示す実施形態は、ビニールハウスに適用した暖房システムを示すもので、1はビニールハウス、2はヒートポンプ式暖房機であり、ヒートポンプ式暖房機2を駆動することにより、ビニールハウス1内に温風が供給されてハウス内が暖房されるようになされている。 The embodiment shown in FIG. 1 (a) shows a heating system applied to a greenhouse. 1 is a greenhouse, 2 is a heat pump heater, and the greenhouse is driven by driving the heat pump heater 2. Warm air is supplied into 1 to heat the house.
そして、ビニールハウス1の躯体は、ビニールの内側に備えられた鋼製パイプ等の金属パイプ3…からなっていて、太陽光を受けやすい屋根側の躯体パイプ3…が、内部を熱媒通路とするパラレルフロータイプの熱交換器4を形成しており、該躯体パイプ熱交換器4と、蓄熱部としての貯湯タンク5と、ポンプ6とが、熱媒循環回路7に設けられ、太陽光を受けているときにポンプ6を駆動することにより、太陽熱が躯体パイプ熱交換器4で熱媒としての不凍液に伝えられて貯湯タンク5に蓄熱されるようになされている。8は、躯体パイプ熱交換器4を形成するための、躯体パイプ内を仕切る仕切り部である。
The housing of the greenhouse 1 is composed of
本実施形態では、貯湯タンク5には、予め不凍液が収容されていて、下部側から内部の不凍液が熱媒循環回路7に送り出され、躯体パイプ熱交換器4を通過した後、上部側から戻されるようになされていて、貯湯タンク5に多くの太陽熱を効率良く蓄熱することができるようになされている。 In the present embodiment, the hot water storage tank 5 contains antifreeze liquid in advance, and the internal antifreeze liquid is sent from the lower side to the heat medium circulation circuit 7, passes through the housing pipe heat exchanger 4, and then returns from the upper side. The hot water storage tank 5 can store a large amount of solar heat efficiently.
また、上記の躯体パイプ熱交換器4での太陽熱の集熱を効率の良いものにするため、躯体パイプ熱交換器4を構成する躯体パイプ3には、図1(ロ)(ハ)に示すような太陽熱集熱用のカバー9が取り付けられ、該カバー9が集熱した太陽熱が躯体パイプ3を通じて内部を通過する不凍液に伝えられるようになされている。
Further, in order to efficiently collect solar heat in the above-described frame pipe heat exchanger 4, the
該カバー9は、断面C形のスリット10a入りの弾性筒状材10で構成され、該弾性筒状材10のスリット10aを開いて躯体パイプ3の側方より嵌め込むことによって、カバー9を躯体パイプ3の外周部に容易に取り付けることができるようになされており、また、スリット10aを開いて容易に取り外すことができるようになされている。
The
図1(ロ)に示すカバー9は、外周面を黒色系にした弾性筒状材10からなり、図1(ハ)に示すカバー9は、寒冷地仕様で、太陽熱をより一層効果的に集熱することができるよう、外周面を黒色系にした弾性筒状材10の外周面部に、該外周面部から放射方向に延びる多数本の光ファイバー11…を密集状態となるように設け、各光ファイバー11…の先端で受けた太陽光が、光ファイバー11…を通じて弾性筒状材10の外周面部に伝えられるようになされているものである。
The
そして、ヒートポンプ式暖房機2には、図示しない熱源用熱交換器が備えられており、該熱源用熱交換器が熱媒循環回路7に介設され、貯湯タンク5の不凍液に太陽熱が蓄熱された状態でポンプ6とヒートポンプ式暖房機2を駆動することにより、熱源用熱交換器を通過する不凍液と、ヒートポンプ式暖房機2の蒸発器を流通する冷媒とが熱交換を行い、貯湯タンク5に蓄熱された太陽熱が、ヒートポンプ式暖房機の熱源として利用されるようになされている。 The heat pump heater 2 includes a heat source heat exchanger (not shown). The heat source heat exchanger is provided in the heat medium circulation circuit 7 so that solar heat is stored in the antifreeze liquid in the hot water storage tank 5. By driving the pump 6 and the heat pump heater 2 in a heated state, the antifreeze liquid passing through the heat source heat exchanger and the refrigerant flowing through the evaporator of the heat pump heater 2 exchange heat, and the hot water storage tank 5 The solar heat stored in is used as a heat source for the heat pump heater.
また、貯湯タンク5に太陽熱が蓄熱された状態でポンプ6を駆動することにより、貯湯タンク5に蓄熱された太陽熱は、躯体パイプ熱交換器4からハウス1内に放熱されて、ハウス1内が暖房されるようになされている。 Further, by driving the pump 6 with solar heat stored in the hot water storage tank 5, the solar heat stored in the hot water storage tank 5 is radiated from the housing pipe heat exchanger 4 into the house 1, and the inside of the house 1 is It is designed to be heated.
更に、ヒートポンプ式暖房機2には、熱媒循環回路7を循環する不凍液の温度を検知する図示しない温度センサーと制御部とが設けられ、
・ 該温度センサーで検知した温度が、躯体パイプ熱交換器4からの放熱のみによってハウス1内の暖房をまかなえる温度であるときには、制御部が、ポンプ6の駆動のみを行って、ヒートポンプ式暖房機2は駆動しない制御を行い、
・ 該温度センサーで検知した温度が、躯体パイプ熱交換器4からの放熱のみによってはハウス1内の暖房をまかなえない温度ではあるが、ヒートポンプ式暖房機2の熱源として利用することができる温度であるときは、制御部が、ポンプ6の駆動と併せてヒートポンプ式暖房機2を駆動する制御を行い、
・ 該温度センサーで検知した温度が、ヒートポンプ式暖房機2の熱源としても利用できない低温であるときは、ポンプ6の駆動を停止して、ヒートポンプ式暖房機2を駆動する制御を行うようになされている。
Furthermore, the heat pump heater 2 is provided with a temperature sensor and a control unit (not shown) that detect the temperature of the antifreeze liquid circulating in the heat medium circulation circuit 7.
When the temperature detected by the temperature sensor is a temperature that can heat the inside of the house 1 only by heat radiation from the housing pipe heat exchanger 4, the control unit only drives the pump 6 and heat pump heater 2 performs control not to drive,
The temperature detected by the temperature sensor is a temperature that cannot be used to heat the inside of the house 1 by only radiating heat from the housing pipe heat exchanger 4, but is a temperature that can be used as a heat source for the heat pump heater 2. When there is, the control unit performs the control to drive the heat pump heater 2 in conjunction with the drive of the pump 6,
When the temperature detected by the temperature sensor is a low temperature that cannot be used as a heat source for the heat pump heater 2, the control of driving the heat pump heater 2 is performed by stopping the driving of the pump 6. ing.
なお、12は、温度センサー付の開閉バルブで、この温度センサー付の開閉バルブ12で検知された温度が、ヒートポンプ式暖房機2の熱源として利用できない低温であるときに閉じるようになされている。GLはグランドラインで、本実施形態では、貯湯タンク5や熱媒循環回路7の一部が地中埋込み状態に備えられている。
このように上記の暖房システムでは、貯湯タンク5に蓄熱した太陽熱をヒートポンプ式暖房機2の熱源として利用することができるようになされているものであるから、ヒートポンプ式暖房機2に少ない電力で効率の良い暖房を行わせることができて、効果的な暖房を実現できると共に、暖房コストを低く抑えることができる。 Thus, in the above heating system, the solar heat stored in the hot water storage tank 5 can be used as a heat source of the heat pump heater 2, so that the heat pump heater 2 is efficient with less power. Heating can be performed, effective heating can be realized, and the heating cost can be kept low.
しかも、ビニールハウス1の躯体を構成している躯体パイプ3…の内部を熱媒通路にして該躯体パイプ3…で太陽熱収集用の熱交換器4を形成した構造としたものであるから、躯体パイプ3とは別に太陽熱収集用の熱交換器を備えさせる必要がなく、簡素なシステム構成にすることができる。
Moreover, since the inside of the
更に、熱媒循環回路7を循環する不凍液の温度状況に応じて、躯体パイプ熱交換器4からの放熱のみによる暖房を行うこともできて、暖房コストをより一層低く抑えることができる。 Furthermore, according to the temperature condition of the antifreeze liquid circulating through the heat medium circulation circuit 7, heating can be performed only by heat radiation from the housing pipe heat exchanger 4, and the heating cost can be further reduced.
また、本実施形態では、躯体パイプ3に取り付けられた太陽熱集熱用カバー9によって、太陽熱を効率良く集熱することができ、しかも、太陽熱集熱用カバー9は躯体パイプに対して着脱可能に取り付けられているから、暖房の必要ない夏季には、太陽熱集熱用カバー9を取り外して、躯体パイプの無用な温度上昇を抑えることができる。特に、ビニールハウスの場合には、カバー9を取り外しておくことで、ビニールに対する熱負荷を小さく抑えることができる。
In this embodiment, the solar
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、蓄熱部として、貯湯タンクを用いた場合を示したが、潜熱蓄熱材からなる蓄熱部を採用し、該蓄熱部に備えさせた潜熱蓄熱用の熱交換器を熱媒循環回路に介設するようにしてもよい。また、貯湯タンク式の蓄熱部として、タンク内の水中に備えさせた蓄熱用の熱交換器を熱媒循環回路に介設するようにしてもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above embodiment, the case where a hot water storage tank is used as the heat storage unit has been shown. However, a heat storage unit made of a latent heat storage material is adopted, and the heat exchanger for latent heat storage provided in the heat storage unit is heated. You may make it interpose in a medium circulation circuit. Further, as a hot water storage tank type heat storage unit, a heat exchanger for heat storage provided in the water in the tank may be provided in the heat medium circulation circuit.
また、上記の実施形態では、栽培用ハウスがビニールハウスからなっている場合を示したが、栽培用ハウスは、躯体部を室内側に備えた各種の栽培用温室からなっていてよい。 Moreover, although the case where the cultivation house consists of a vinyl house was shown in said embodiment, the cultivation house may consist of the various greenhouses provided with the housing | casing part inside.
1…ビニールハウス(栽培用ハウス)
2…ヒートポンプ式暖房機
3…躯体パイプ
4…躯体パイプ熱交換器
5…貯湯タンク(蓄熱部)
6…ポンプ
7…熱媒循環回路
9…太陽熱集熱用カバー
10…弾性筒状材
10a…スリット
1 ... Plastic house (house for cultivation)
2 ... Heat
DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Pump 7 ... Heat-
Claims (4)
該ハウスの躯体がパイプからなって、該躯体パイプは、内部を熱媒通路とする熱交換器を形成しており、該躯体パイプ熱交換器と蓄熱部とポンプとが熱媒循環回路に設けられ、太陽光を受けているときにポンプを駆動することにより、太陽熱が前記躯体パイプ熱交換器で熱媒に伝えられて蓄熱部に蓄熱されるようになされており、
前記ヒートポンプ式暖房機の蒸発器を流通する冷媒と、前記熱媒循環回路を循環する熱媒とが熱交換をすることができるようになされていて、前記蓄熱部に太陽熱が蓄熱された状態で前記ポンプとヒートポンプ式暖房機を駆動することにより、蓄熱部に蓄熱された太陽熱が、ヒートポンプ式暖房機の熱源として利用されるようになされており、かつ、
前記躯体パイプ熱交換器を構成する躯体パイプに太陽熱集熱用のカバーが着脱可能に取り付けられ、該カバーが集熱した太陽熱が躯体パイプを通じて内部を通過する熱媒に伝えられるようになされていることを特徴とするハウス栽培用の暖房システム。 While equipped with a heat pump heater that heats the cultivation house,
The housing casing is formed of a pipe, and the casing pipe forms a heat exchanger having an inside as a heat medium passage, and the casing pipe heat exchanger, a heat storage unit, and a pump are provided in a heat medium circulation circuit. And by driving the pump when receiving sunlight, the solar heat is transmitted to the heat medium in the housing pipe heat exchanger and stored in the heat storage section,
The refrigerant flowing through the evaporator of the heat pump heater and the heat medium circulating in the heat medium circuit can exchange heat, and solar heat is stored in the heat storage section. By driving the pump and the heat pump heater, the solar heat stored in the heat storage section is used as a heat source of the heat pump heater , and
A cover for solar heat collection is detachably attached to the housing pipe constituting the housing pipe heat exchanger, and the solar heat collected by the cover is transmitted to the heat medium passing through the interior through the housing pipe . The heating system for house cultivation characterized by this.
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